DE2251763A1 - ROLLER WITH DEFLECTION COMPENSATION - Google Patents

ROLLER WITH DEFLECTION COMPENSATION

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    • F16C13/02Bearings
    • F16C13/022Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle
    • F16C13/024Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle adjustable for positioning, e.g. radial movable bearings for controlling the deflection along the length of the roll mantle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
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Description

Walze mit DurchbiegungsausgleichRoller with deflection compensation

Die Erfindung betrifft eine Walze zum Auswalzen von plastischen Werkstoffen zu Folienbahnen in einem Kalander oder Walzwerk, bei der die Durchbiegung, hervorgerufen durch das zu verarbeitende Material im Walzenspalt ausgeglichen wird.The invention relates to a roller for rolling out plastic materials into film webs in a calender or rolling mill in which the deflection caused is compensated by the material to be processed in the roller gap.

Ein Ausgleich der Walzendurchbiegung ist insbesondere bei der Kunststoff-Folienherstellung von großer Bedeutung. Compensating for roll deflection is particularly important in the manufacture of plastic film.

Das bekannte Balligschleifen hat den Nachteil, daß die einmal vorgesehene Wölbung des Walzenballens nur für einen ganz bestimmten Belastungsfall eine in der ganzen Bahnbreite gleich dicke Folie herzustellen ermöglichte. Es ist daher ohne weitere Hilfsmittel nicht möglich, mit einer bestimmten Bombage verschiedenartige Folien mit brauchbaren Toleranzen auf einem derartigen Kalander herzustellen.The well-known crown grinding has the disadvantage that the once provided curvature of the roll barrel only for a very specific load case one in the whole Sheet width made it possible to produce film of the same thickness. It is therefore not possible without further aids with a certain camber, different types of foils with useful tolerances on such a calender to manufacture.

Eine veränderliche Schränkung (Überkreuzstellung) der ausformenden Walzen beseitigt diese Schwierigkeiten zwar zum Teil; zwecks Durchführung dieser bekannten Maßnahme ist ein großer technischer Aufwand erforderlich, der den Kalander erheblich verteuert.A variable twist (cross position) of the forming rollers eliminates these difficulties partly; for the purpose of performing this known measure, a great deal of technical effort is required, the Calender considerably more expensive.

Bekannt ist weiterhin die Möglichkeit der Walzendurch-The possibility of roll through-

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biegung zwecks Kompensierung von ungleichen Foliendikken. Die Walzendurchbiegung besteht im Gegenbiegen der Walze (auch"Roll-Bending" genannt). Hierbei werden eine oder paarweise auch zwei Walzen durch mittels Hydraulikzylinder erzeugte Spannkräfte, die an Hilfslagern, die außerhalb der eigentlichen Walzenlager auf den Walzen angebracht sind, angreifen, in Richtung Walzenspalt soviel verspannt, wie die Durchbiegung durch betriebsmäßig auftretende Spaltkräfte ausmacht. Das Gegenbiegen einer Walze hat allerdings den Nachteil, daß die Walzenhauptlager neben den durch Kalandrieren bedingten Spaltkräften auch die Gegenbiegekräfte aufnehmen müssen, was zu einer erheblichen Lagermehrbelastung und somit zu wesentlich schnellerem Lagerverschleiß führt.bending to compensate for unequal film thicknesses. The roll deflection consists in the counter-bending of the Roller (also called "roll bending"). Here are a or in pairs also two rollers by clamping forces generated by means of hydraulic cylinders, which are attached to auxiliary bearings, the outside the actual roller bearings are attached to the rollers, attack, in the direction of the roller gap as much braced, as is the case with the deflection caused by the splitting forces that occur during operation. The counter-bending However, a roll has the disadvantage that the main roll bearings in addition to the nipping forces caused by calendering also have to absorb the counter-bending forces, what leads to a considerable additional load on the bearing and thus to significantly faster bearing wear.

Bei zusammenwirkenden Kalanderwalzen tritt allgemein die Erscheinung auf, daß sich die Walzen beim Durchlaufen des Materials durchbiegen, so daß der Spalt zwischen den Walzen in der Mitte etwas größer ist als an den beiden Enden. Ist der Formänderungswiderstand des Materials groß und der Walzendurchmesser im Verhältnis zur Walzenlänge klein, dann ist die Durchbiegung groß oder umgekehrt. Eine Durchbiegung ist in jedem Fall vorhanden, die bei allen Arbeitsprozessen äußerst nachteilig ist.In the case of cooperating calender rolls, the general phenomenon occurs that the rolls bend when the material passes through, so that the gap between the rolls is somewhat larger in the middle than at the two ends. If the deformation resistance of the material is large and the roller diameter is small in relation to the roller length, then the deflection is large or vice versa. A deflection is always present, which is extremely disadvantageous in all work processes.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin zu sehen ist, eine Walze gemäß dem eingangs genannten Gattungsbegriff zu schaffen, mit der eine praktisch gleichmäßige Folie hergestellt werden kann, ohne daß ein großer technischer Aufwand erforderlich wäre.This is where the invention comes in, the task of which is to be seen in a roller according to the generic term mentioned at the beginning to create, with which a practically uniform film can be produced without a large one technical effort would be required.

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht insbesondere darin, eine Kalanderwalze zu schaffen, deren Mantel im BereichThe task according to the invention consists in particular in to create a calender roll whose shell is in the field

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der Streckenlast im Spalt eines Kalanders von Ballenkante zu Ballenkante der Walze bei jeder beliebigen Streckenlast eine Gerade aufzeigt.the line load in the gap of a calender from bale edge to bale edge of the roller for any line load shows a straight line.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zwischen Walzenkern und Walzenmantel in gleichmäßigen Abständen um den Walzenkern herum Federelemente vorgesehen werden, die eine lineare Abstützung des Walzenmantels auf den Walzenkern zulassen und deren Federkonstante in dem Maß wie die Durchbiegung des Walzenkernes von beiden Ballenkanten zur Walzenmitte hin zunimmt.To solve this problem it is proposed that between the roll core and roll shell at regular intervals spring elements are provided around the roll core, which linear support of the roll shell allow on the roll core and its spring constant to the same extent as the deflection of the roll core of both The edge of the bale increases towards the center of the roller.

In einem Ausführungsbeispiel .der Erfindung wird die Federkonstante der in gleichmäßigen Abständen zwischen Walzenkern und Walzenmantel angeordneten elastischen Metallrohre durch Verringerung des Innendurchmessers von beiden Ballenkanten zur Walzenmitte hin, bei gleichbleibendem Außendurchmesser so bemessen, daß die Durchbiegung des Walzenkernes, hervorgerufen durch die Streckenlast im Walzenspalt)dadurch ausgeglichen wird.In one embodiment of the invention, the spring constant the elastic metal tubes, which are evenly spaced between the roller core and the roller shell by reducing the inside diameter of both bale edges towards the center of the roller while maintaining the same Dimension the outer diameter so that the deflection of the roller core caused by the line load in the nip) is thereby compensated.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird eine vorteilhafte Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sichergestellt, weil gewährleistet wird, daß bei der Durchbiegung des Walzenkernes aufgrund des Materialdruckes im Walzenspalt die federnden Elemente, zwischen Walzenmantel und Walzenkern, . an den Ballenkanten mehr nachgeben als in der Walzenmitte, wodurch die Durchbiegung des Walzenkernes, die an den Ballenkanten geringer ist als in der Mitte, ausgeglichen ist.This measure according to the invention is an advantageous one Solution of the problem according to the invention ensured, because it is guaranteed that when the roll core deflects due to the material pressure in the roll gap resilient elements between the roll shell and roll core,. yield more at the bale edges than in the middle of the roller, causing the deflection of the roller core, which occurs at the bale edges is less than in the middle, is balanced.

Die Folie wird keine oder nur äußerst geringe Dickenabweichungen aufweisen, wenn die Gegenwalze ebenfalls keine wesentliche Durchbiegung aufweist. Dies kann vorausgesetzt werden, da die Gegenwalze.eines Kalanders von 2 Sei-The film will have no or only extremely small deviations in thickness if the counter roll also has none has significant deflection. This can be assumed because the counter roll of a calender of 2 side

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ten mit einer Streckenlast belastet wird.ten is loaded with a line load.

Der Erfinder hat also einwandfrei erkannt, daß die Federkonstante der Federelemente zwischen Walzenkern und Mantel, in einem bestimmten Verhältnis zur Durchbiegung des Walzenkernes gesetzt werden muß. Je größer die Durchbiegung des Walzenkernes zur Walzenmitte hin ist, um so größer muß auch die Federkonstante der Federelemente zwischen Kern und Mantel zur Walzenmitte hin bemessen werden.The inventor has thus recognized perfectly that the spring constant of the spring elements between the roller core and Coat, must be set in a certain ratio to the deflection of the roller core. The bigger the Deflection of the roll core towards the roll center is, the greater the spring constant of the spring elements between the core and the jacket towards the center of the roller must be dimensioned will.

Unter Federkonstante (Maß für Steifigkeit der Feder) wird die Größe verstanden, die gleich der auf die Feder einwirkenden Kraft, geteilt durch den Federweg ist, alsoThe spring constant (measure of the stiffness of the spring) is understood to be the size that is the same as that acting on the spring Force divided by the travel is so

F
C = ·=·/ C bedeutet Federkonstante, F = auf die Feder
F.
C = · = · / C means spring constant, F = on the spring

hü)hü)

einwirkende Kraft und S = Weg, um den sich die Feder zusammendrückt. acting force and S = distance by which the spring compresses.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird praktisch sichergestellt, daß bei jeder beliebigen Durchbiegung des Walzenkernes der Walzenmantel im Bereich einer Strekkenlast im Walzenspalt eine Gerade bildet, da bei diesen relativ geringen Durchbiegungen ein proportionales Verhältnis zwischen Durchbiegung des Walzenkernes und der Federkonstante besteht.This measure according to the invention practically ensures that with any deflection of the roll core, the roll shell forms a straight line in the area of a line load in the roll gap, as these relatively small deflections a proportional ratio between deflection of the roller core and the Spring constant exists.

Besonders muß noch hervorgehoben werden, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine lineare Abstützung des Walzenmantels auf den Kern erfolgt, was wesentlich zur Bildung der Geraden des Walzenmantels von Ballenkante zu Ballenkante im Bereich der Streckenlast, also im Spalt des Kalanders beiträgt.It must be particularly emphasized that a linear support of the measure according to the invention Roll shell takes place on the core, which is essential to the formation of the straight line of the roll shell from the bale edge contributes to the edge of the bale in the area of the line load, i.e. in the gap of the calender.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird in denAn embodiment of the invention is shown in

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Zeichnungen näher veranschaulicht: Es zeigenDrawings illustrated in more detail: It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Walze gemäß eines Ausführungsbeispieles1 shows a cross section through a roller according to an embodiment

Fig. 2 eine Teildraufsicht gemäß Figur 1, jedoch ohne aufgezogenen WalzenmantelFIG. 2 is a partial plan view according to FIG. 1, however without a rolled-up roll shell

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III - III in Figur 1FIG. 3 shows a section along the line III - III in FIG. 1

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Durchbiegung des Walzenkernes und des Walzenmantels gemäß einer Walze nach Figur 14 shows a schematic representation of the deflection of the roll core and the roll shell according to a roller according to FIG. 1

Fig. 5 ebenfalls eine schematische Darstellung5 also shows a schematic representation

der Durchbiegung einer Walze nach Figur 1, jedoch unter einer größeren Streckenbelastung. the deflection of a roller according to Figure 1, but under a greater line load.

Bei einer Walze gemäß Figr 1 ist der Walzenkern 2 und der Walzenmantel 1 getrennt. Der Walzenmantel 1 wird auf der ganzen Länge von Rohrstücken 3i 3a und 3D und Rundstahlstücke 4 unterstützt. Die Rohrstücke Jb mit geringer Wandstärke sind an den Seiten angeordnet, die Rohrstücke 3a mit dickerer Wandstärke zur Mitte hin. Genau in der Mitte liegen massive Rundstahlstücke 4 mit gleichem Außendurchmesser wie die Rohrstücke 3· Rundstahlstücke 4 und Rohrstücke 3 werden aneinander gelegt, oder gelötet, in der Weise, daß zu den Seiten hin Rohrstücke J>b mit immer dünneren Wandstärken folgen. An den Enden sind die so entstehenden Rohre 3 durch Halbkugelkappen 5a abgeschlossen.In the case of a roller according to FIG. 1, the roller core 2 and the roller shell 1 are separate. The roll shell 1 is supported over its entire length by pipe pieces 3i 3a and 3 D and round steel pieces 4. The pipe sections Jb with a small wall thickness are arranged on the sides, the pipe sections 3a with a thicker wall thickness towards the center. Solid round steel pieces 4 with the same outside diameter as the pipe sections 3 · Round steel pieces 4 and pipe sections 3 are placed together or soldered in the exact center in such a way that pipe sections J> b with ever thinner wall thicknesses follow on the sides. At the ends, the resulting tubes 3 are closed by hemispherical caps 5a.

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In Figur 3 wird gezeigt, wie die Rohrstücke 3 in gleichmäßigen Abständen über den gesamten Umfang in flachen Nuten 3c auf dem Walzenkern 2 aufliegen.In Figure 3 it is shown how the pipe sections 3 in uniform At intervals over the entire circumference, rest on the roller core 2 in shallow grooves 3c.

Die Bezugszeichen 9 bis 15 kennzeichnen den Umlauf des Temperiermediums, welches in Pfeilrichtung umläuft.The reference numerals 9 to 15 identify the circulation of the temperature control medium, which circulates in the direction of the arrow.

Die Abdichtung der Walze gegen Austreten des Heizmediums wird durch Abdichtungen 5» Metallbälge 6 und Anschläge 7 erreicht, welche eine Axialbewegung zwischen Walzenkern und Walzenmantel 1 zulassen und eine Radialbewegung zwischen Walzenkern 2 und Walzenmantel 1 nur wenig hemmen. Die Mitnahme des Walzenmantels 1 erfolgt über Paßfedern 8, die ebenfalls eine Axialbewegung zwischen Walzenkern 2 und Walzenmantel 1 zulassen.The roller is sealed against the escape of the heating medium by seals 5 »metal bellows 6 and stops 7 achieved, which allow an axial movement between the roll core and roll shell 1 and a radial movement between Inhibit roller core 2 and roller shell 1 only a little. The roll shell 1 is carried along by parallel keys 8, which also allow axial movement between roller core 2 and roller shell 1.

In Figur 4 wird gezeigt, wie die Rohrstücke 3 bei Belastung zusammengedrückt (Ovalverformung) werden« wodurch sie als Federn wirken. Je dünner die Wandstärke der Rohrstücke 3 ist, desto kleiner ist auch die Federkonstante. Die Federwirkung der einzelnen Rohrstücke ist durch Schraubenfedern schematisch in Figur k und 5 dargestellt, wobei an den Seiten schwache Federn 3b und zur Mitte hin immer stärkere Federn 3a dargestellt sind. Das Rundstahlstück k wird als nicht federnder Block k veranschaulicht.In FIG. 4 it is shown how the pipe sections 3 are compressed (oval deformation) under load, whereby they act as springs. The thinner the wall thickness of the pipe sections 3, the smaller the spring constant. The spring action of the individual pipe sections is shown schematically by helical springs in FIGS. K and 5, weak springs 3b being shown on the sides and increasingly stronger springs 3a towards the center. The round steel piece k is illustrated as a non-resilient block k .

An den Punkten der maximalen Durchbiegung in der Walzenmitte wird die Bezugslinie 19 angelegt, von der aus die jeweiligen Durchbiegungsdifferenzen gemessen werden.At the points of maximum deflection in the middle of the roll, the reference line 19 is applied, from which the respective deflection differences can be measured.

Bei Belastung der Walze mit einer Streckenlast 17a ergibt sich eine Durchbiegung des Walzenkernes 2 gemäßWhen the roller is loaded with a line load 17a, the roller core 2 according to FIG

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der Biegelinie l6. Die Federkonstanten der einzelnen Rohrstücke 3 sind so gewählt, daß sie gerade soweit zusammengedrückt werden, daß der Walzenmantel 1 im Bereich der Streckenlast an jeder Stelle nicht höher oder tiefer als in der Mitte liegt. Das bedeutet, daß an der Stelle wo die Durchbiegungsdifferenz 21 ist, der Federweg 22 gleich der Durchbiegungsdifferenz 21 des Kernes 2 sein muß.the bending line l6. The spring constants of each Pipe sections 3 are chosen so that they are compressed just enough that the roll shell 1 in the area the line load is not higher or lower than in the middle at any point. That means that at the Place where the deflection difference is 21, the spring deflection 22 equal to the deflection difference 21 of the core 2 have to be.

An der Stelle wo die Durchbiegungsdifferenz 23 des Kernes ist, muß der Federweg 2k gleich der Durchbiegungsdifferenz des Kernes 2 sein.At the point where the deflection difference 23 of the core is, the spring travel 2k must be equal to the deflection difference of the core 2.

In Figur 5 wird gezeigt, daß sowohl unter der Streckenlast 17b die Durchbiegungsdifferenzen 26 und 28 wie auch die Federwege 25 und 27 proportional größer als bei der Streckenlast 17a in Figur 4 sind. Das bedeutet, daß auch hier der Federweg 25 gleich der Durchbiegungsdifferenz des Kernes 2 und der Federweg 27 gleich der Durchbiegungsdifferenz 28 des Kernes 2 ist. In Figure 5 it is shown that both under the line load 17b, the deflection differences 26 and 28 as well the spring travels 25 and 27 are proportionally greater than in the case of the line load 17a in FIG. That means that too here the spring travel 25 is equal to the difference in deflection of the core 2 and the spring travel 27 is equal to the deflection difference 28 of the core 2.

Durch die Figuren k und 5 wird somit in schematischer Weise veranschaulicht, daß der Walzenmantel 1 im Bereich der Streckenlast keine Durchbiegung erfährt, unabhängig von der Größe der Streckenlast 17a und 17b und von der Durchbiegung des Walzenkernes 2. Insbesondere ist jedoch aus diesen Figuren zu entnehmen, daß die Federkonstante der Federelemente zwischen Walzenkern und Walzenmantel in einem ganz bestimmten Verhältnis zur Durchbiegung des Kernes gehalten werden muß.Figures k and 5 thus schematically illustrate that the roll shell 1 does not experience any deflection in the area of the line load, regardless of the size of the line load 17a and 17b and the deflection of the roll core 2. In particular, however, can be seen from these figures that the spring constant of the spring elements between the roller core and the roller shell must be kept in a very specific relationship to the deflection of the core.

- PATENTANSPRÜCHE -- PATENT CLAIMS -

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Claims (1)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Anspruch 1Claim 1 Walze zum Auswalzen von plastischen Werkstoffen zu Folienbahnen in einem Kalander oder Walzwerk, wobei die Durchbiegung, hervorgerufen durch das zu verarbeitende
Material im Walzenspalt, ausgeglichen
wird,
Roller for rolling out plastic materials into film webs in a calender or rolling mill, the deflection caused by the material to be processed
Material in the nip, balanced
will,
dadurchthrough this gekennzeichnet ,marked, daß zwischen dem Walzenkern (2) und dem
Walzenmantel (l) in gleichmäßigen Abständen um den Walzenkern (2) herum Federelemente (3) vorgesehen werden, die eine
lineare Abstützung des Walzenmantels (l)
auf den Walzenkern (2) zulassen und deren Federkonstante in dem Maße wie die Durchbiegung des Walzenkernes (2) von den Ballenkanten zur Walzenmitte hin zunimmt.
that between the roller core (2) and the
Roll shell (l) are provided at regular intervals around the roll core (2) around spring elements (3), which a
linear support of the roll shell (l)
on the roller core (2) and its spring constant increases as the deflection of the roller core (2) increases from the barrel edges towards the center of the roller.
Anspruch 2Claim 2 Kalander- oder Walzwerkswalze nach Anspruch 1Calender or rolling mill roll according to Claim 1 dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Federkonstante der in gleichmäßigen Abständen zwischen Walzenkern (2)that the spring constant of the evenly spaced between the roller core (2) 4098 18/10104098 18/1010 und Walzenmantel (l) angeordneten elastischen Metallrohre (3) durch Verringerung des Innendurchmessers von beiden Ballenkanten zur Walzenmitte hin, bei gleichbleibendem Außendurchmesser so bemessen wird, daß die Durchbiegung des Walzenkernes (2), hervorgerufen durch die Streckenlast (17) im Walzenspalt, dadurch ausgeglichen wird.and roll shell (l) arranged elastic Metal pipes (3) by reducing the inner diameter of both barrel edges for The center of the roll, with the same outside diameter, is dimensioned in such a way that the deflection of the roll core (2), caused by the line load (17) in the roll gap, is thereby compensated. 409818/1010409818/1010 LeerseiteBlank page
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